(57)【要約】【課題】ウェハを確実に把持し、素早いアライメントができるようにするとともに、装置から発生した粉塵をウェハに付着させないアライナー装置を提供する。【解決手段】複数の把持機構３を動かす把持機構駆動部４のエアシリンダＢ２０に供給されるエアを、旋回部１６に設けた回転継ぎ手２５を介して供給される構造とすることで旋回部１６の無限回転を可能にさせる。また、本体部７にはその内部空間を掃気するファン２７を設け、把持機構３および把持機構駆動部４に、発生した粉塵を吸引するバキュームエアが供給されたバキュームチューブ２８を設置する。【選択図】図１
2006245079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、
ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、
前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、
前記搭載機構から搭載されたウェハの外周を把持し、ウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、
エアによって駆動され、前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、
前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、
ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構と、
前記旋回機構に固定され、前記把持機構駆動部にエアを供給し、継ぎ手の上部と下部とが相対的に回転可能な回転継ぎ手とを具備したことを特徴とするアライナー装置。
【請求項２】
ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、
ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、
前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、
前記搭載機構から搭載されたウェハの外周を把持し、ウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、
前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、
前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、
ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構と、
前記搭載機構駆動部と前記旋回機構とを内蔵する本体部の内部空気を外部に排気するファンとを具備したことを特徴とするアライナー装置。
【請求項３】
ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、
ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、
前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、
開閉しないでウェハ外周を支持する固定グリップツメと、開閉可能でウェハ側壁にのみ当接してウェハを把持する可動グリップツメとからなり、前記搭載機構から搭載されたウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、
前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、
前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、
ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構とを具備したことを特徴とするアライナー装置。
【請求項４】
前記複数の把持機構または前記把持機構駆動部にバキュームエアのチューブを具備したことを特徴とする請求項１記載のアライナー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造装置や検査装置に使用され、ウェハのセンタリングやノッチ等の角度合わせを行うアライナー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等において、アライナー装置は主にウェハ搬送ロボットと組み合わせて使用され、ロボットから搭載されたウェハを把持（グリップ）し、ウェハを回転させることによって、その外周に予め施されているノッチやオリフラなどの切り欠き部分を検知し、これをもとに所定の方向へ回転（アライメント）させ、またウェハ自体の中心位置を決定（センタリング）する装置である。
最近のアライナー装置では、ウェハ裏面を汚染することが少ないことから、ウェハのエッジや端面を把持（グリップ）する方式が使用されるようになってきている。そのエッジグリップ式のアライナー装置の一例として、特許文献１（特開２００３−２４３２９４）および特許文献２（特開２００４−３０３７９６）などがある。これらの装置は本装置と類似した機構を備え、同目的のウェハ位置決め動作を行うことができる。
これら従来技術について、まずウェハを把持する把持機構と該把持機構が把持したウェハを旋回させる旋回機構について着目する。特許文献１では、把持機構の駆動手段にソレノイドとリンクアームが使用されている。そして旋回機構の駆動手段にはモータが使用されており、この旋回機構は把持機構のソレノイド、リンクアームおよび把持したウェハを旋回させている。すなわち特許文献１では、旋回機構がソレノイドなど電装部品を搭載した把持機構を旋回させている。また、特許文献２ではモータによって昇降する把持機構の一部にローラが備えられており、昇降の際、ローラが固定部のカムと当接することによって把持機構を駆動させている。すなわち特許文献２では、モータによって把持機構の昇降動作と把持動作が同時になされる構成になっている。
次に、装置の本体部や把持機構などの可動部から発生する粉塵を、ウェハに付着させないための構造について着目する。特許文献１では、本体部に旋回機構の駆動手段であるモータ、ウェハ搬送ロボットがウェハを搭載するステージの昇降機構が内蔵されている構造であり、本体部の隙間から粉塵が噴出し、ウェハに付着する恐れがある。また、把持機構にも粉塵除去の特別な工夫はされていない。また、特許文献２でも本体部と把持機構の構造は、特許文献１と類似している。
次に、把持機構のウェハの接触方法と把持方法について着目する。特許文献１では、ソレノイドによって駆動されるアームに固定された部品がウェハの外周に接触し、これを把持している。この部品には溝が形成されており、この溝にウェハを係止させている。特許文献２でも同様に、ローラカムによって駆動されるアームに固定された部品のみがウェハに接触し、これを把持している。この部品には緩やかな傾斜面と、傾斜面から立ち上がるように形成されている把持面が備えられており、この傾斜面にウェハを搭載させ、把持面でウェハ側壁を把持している。
【特許文献１】特開２００３−２４３２９４
【特許文献２】特開２００４−３０３７９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上のように従来のアライナー装置は、まず旋回機構と把持機構の構成において、旋回機構がソレノイドなど電装部品を搭載した把持機構を旋回させている構造であるが、電装部品へのリード線や配管がじゃまになって、旋回機構は把持機構を無限回転させることができなかった。従って、旋回機構はリード線などを保護するため、ある一定回転角度になると逆回転が必要となり、ウェハのアライメント時間が多く必要となっていた。また、モータによって把持機構の昇降動作と把持動作が同時になされる構成になっている場合は、把持機構がウェハを把持する際に必ず昇降動作を伴うため、その際把持機構がウェハを落下させやすいといった問題があった。また、これによってウェハのアライメントが狂うといった問題もあった。
また、アライナー装置の本体部および把持機構などの可動部から発生する粉塵を、ウェハに付着させないための構造については、従来のアライナー装置では特に開示されておらず、可動部からの粉塵がウェハに付着しやすいといった問題があった。
また、把持機構のウェハの接触方法と把持方法については、ウェハの外周に通常３または４箇所配置されている接触部品に係止用の溝が形成されたものや、傾斜面が形成されたものによる接触と把持の方法だった。しかし、該接触部品はウェハの外周部および側壁の両方に接触するものであったため、把持機構がウェハ側壁を把持した後、ウェハを開放すると、該接触部品とウェハ外周部との摩擦力のばらつきによって、３または４箇所のいずれかの接触部品にウェハが引きずられ、アライメントが狂ってしまうという問題あった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、把持機構がウェハを確実に把持し、旋回機構がウェハを無限回転させることができるよう構成することで、アライメント動作を確実にかつ短時間に終了でき、また可動部から発生する粉塵をウェハに付着させない構成を有したアライナー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、前記搭載機構から搭載されたウェハの外周を把持し、ウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、エアによって駆動され、前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構と、前記旋回機構に固定され、前記把持機構駆動部にエアを供給し、継ぎ手の上部と下部とが相対的に回転可能な回転継ぎ手とを具備したアライナー装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、
前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、前記搭載機構から搭載されたウェハの外周を把持し、ウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構と、前記搭載機構駆動部と前記旋回機構とを内蔵する本体部の内部空気を外部に排気するファンとを具備したアライナー装置とするものである。
請求項３に記載の発明は、ウェハの中心位置と方向をアライメントするアライナー装置において、ウェハ搬送ロボットによって搬送されるウェハを搭載する搭載機構と、前記搭載機構を昇降させる搭載機構駆動部と、開閉しないでウェハ外周を支持する固定グリップツメと、開閉可能でウェハ側壁にのみ当接してウェハを把持する可動グリップツメとからなり、前記搭載機構から搭載されたウェハの中心位置をアライメントする複数の把持機構と、前記複数の把持機構を駆動する把持機構駆動部と、前記把持機構が把持したウェハと前記把持機構駆動部とを回転させる旋回機構と、ウェハの切り欠きおよび外周を検出するセンサ機構とを具備したアライナー装置とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記複数の把持機構または前記把持機構駆動部にバキュームエアのチューブを具備した請求項１記載のアライナー装置とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
以上、本発明のアライナー装置によれば次のような効果がある。
把持機構駆動部はエアによって駆動され、ウェハ把持動作のみを実施できるため、ウェハを確実に把持できる。また把持機構駆動部供給されるエアの経路に、回転継ぎ手が使用されているので、旋回機構によって把持機構が回転しても把持機構駆動部へのエアは遮断されることがないため、旋回機構は無限回転ができる。従って、把持機構がウェハを確実に把持したまま無限回転でアライメントが可能であるから、これを短時間に実施できる。
また、搭載機構駆動部などの可動部を内蔵する本体部の内部空間を、本外部外部に排気するファンを備えているため、本体内部で発生した粉塵を掃気でき、ウェハへの付着を防ぐことができる。
また、把持機構は、ウェハの外周を支持し、動かない固定部分と開閉可能でウェハの側壁にのみ当接する部分とから構成されているため、把持動作が中心位置のアライメントを実施した後に、ウェハを開放しても、複数の把持機構のいずれかにウェハが引きずられることなく、確実に中心位置のアライメントが実施できる。
また、複数の把持機構の略直下部にバキュームエアの配管が設置されているので、これらが把持機構から発生した粉塵を吸引することにより、ウェハへの粉塵付着を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のアライナー装置の側断面図である。図２は、図１の上面図である。
まず、本装置の概略構成を説明する。
図において、１は図示しないウェハ搬送ロボットからウェハ１０１を搭載される搭載機構である。搭載機構１は搭載機構駆動部２によって昇降し、ウェハ１０１を把持機構３に搭載する。把持機構３は、把持機構駆動部４によって動かされることでウェハ１０１の外周を把持し、その中心位置をアライメントする。センサ機構は、把持機構３に搭載されたウェハ１０１の外周部を検知できる位置に備えられ、把持機構３が把持したウェハ１０１が回転する際、ウェハ１０１のノッチやオリフラを検出する。検出された信号は、図示しない本装置のコントローラにケーブルを介して送信され、コントローラの演算部によってその位置が特定される。把持機構３が把持したウェハ１０１と把持機構３は、旋回機構５によって回転し、センサ機構によって検出されたノッチやオリフラの位置をもとに、ウェハ１０１を所望の回転位置にアライメントさせる。本体部７は、搭載機構駆動部２と旋回機構５とを内蔵し、その上部に把持機構３と把持機構駆動部４と搭載機構１とセンサ機構６を搭載している。
次に、各機構の詳細な構成を説明する。
搭載機構１は、図示しないウェハ搬送ロボットによってウェハ１０１を搭載されるため、図２のようにウェハ１０１の外周数箇所を支持できるように、かつ該ロボットのハンド部と干渉しないように構成された複数のリフタツメ８がリフタアーム９によって支持される構成となっている。複数のリフタアーム９はリフタ１０にそれぞれ固定されている。リフタツメ８は図１のように傾斜面を有しており、ウェハ１０１が傾斜面に搭載されることで、ウェハ外周のエッジ部のみと接触してこれを支持する。一方、本体内部の搭載機構駆動部２はエアシリンダＡ１１とリニアガイドＡ１２で構成されている。垂直方向に運動可能なエアシリンダＡ１１の可動部は、リフタ１０に結合されるとともに、リニアガイドＡ１２がこれを垂直方向に案内する。この搭載機構駆動部２によって、複数のリフタアーム９は把持機構３の下部からその上部に突出できる範囲で、同時に昇降動作が可能となっている。この昇降動作によって、搭載機構１はウェハ１０１を把持機構３に搭載することができる。
旋回機構５は、本体部７に固定されたモータ１３と、モータ１３の回転軸に固定されたプーリＡ１４と、プーリＡ１４とプーリＢ１５との間に張られたタイミングベルト２９と、プーリＢ１５と結合された旋回部１６とから構成される。プーリＢ１５の回転軸と旋回部１６の回転軸は、搭載されるウェハ１０１の中心軸に一致する位置に設置されている。また、旋回部１６の外周と本体部７との間には、ベアリング１７が設置されており、これらによって旋回機構５はモータ１３によって任意の回転角度に回転することができる。
把持機構３は、搭載機構１によって搭載されたウェハ１０１の外周（エッジ）に接触し、これを搭載する複数の固定グリップツメ１８と、ウェハ１０１の側壁のみに放射状方向から当接する複数の可動グリップツメ１９と、複数の可動グリップツメ１９を駆動するエアシリンダＢ２０とで構成される。複数の固定グリップツメ１８は、固定グリップバー２１を介して旋回部１６に搭載されており、ウェハ１０１のエッジを支持する。また複数の可動グリップツメ１９は、可動グリップバー２２を介して旋回部１６に固定された複数のリニアガイドＢ２３によってウェハ中心軸から放射状に案内され、ウェハ１０１の側壁のみに当接し、ウェハ１０１の中心位置のアライメントを行える構成となっている。図２のように複数の固定グリップバー２１と複数の可動グリップバー２２はそれらがそれぞれ重なる位置に配置されている。これらは、特に重なることを強制しない。エアシリンダＢ２０は、その可動部に複数の可動グリップバー２２を固定し、これらを放射状に移動するものを用いることで、その動作の同期をとる。またエアシリンダＢ２０は、旋回部１６に固定されており、エアシリンダＢ２０の下部にはエア駆動用のエアチューブ２４が挿入されている。エアチューブ２４の他端は、同じく旋回部１６の下部に固定されている回転継ぎ手２５に接続されている。回転継ぎ手２５の下部にもエアチューブ２４が挿入されており、ここには図示しないエアの供給源からのエアが供給されている。この回転継ぎ手２５は、その上部２５ａと下部２５ｂが相対的に無限回転可能であり、かつ回転してもエアが漏れないものを使用する。
センサ機構は、ウェハ１０１の上下に位置するファイバセンサ２６を内蔵しており、本体部７上部に設置されている。センサ機構は、図２のようにウェハ１０１の外周に１８０°の相対位置に２台設置するのがよい。これは素早くウェハのノッチ等を検出するためである。ファイバセンサ２６は投光側と受光側とでウェハ１０１の外周を挟むよう設置される。ファイバセンサ２６の信号は、本体部７に内蔵された図示しないセンサのアンプ部を介して、同じく図示しない本装置のコントローラへケーブルを介して送信される。
本体部７は、上述のように搭載機構駆動部２と、旋回機構５とを内蔵している。これらをほぼ密閉し、箱状の構成となっている。本体部７の下面には、図１に示すようにファン２７が設置されている。ファン２７は、本体内部の空気を本体外部に掃気できるものを使用する。ファン２７は、本体内部の可動部から発生した粉塵を外部に掃気するために設置するものであり、かつ掃気した空気をウェハに粉塵を付着させないように設置されれば良い。本装置では本体部７の下面に設置され、本体部下部に掃気できるようにしている。
また、図１に示すように複数の把持機構３のリニアガイドＢ２３の固定部に、バキュームエアが供給されているバキュームチューブ２８が設置されている。バキュームチューブ２８は把持機構３、リニアガイドＢ２３および把持機構駆動部４で発生した粉塵をウェハ１０１に付着させないため、その粉塵を吸引できる位置に設置されている。複数のバキュームチューブ２８の他端は、それぞれ旋回部１６に接続されている。旋回部１６には、バキュームエアが通過する経路が加工されており、バキュームエアはこの経路を介して再び旋回部１６の内部でチューブに接続され、上述した回転継ぎ手２５の上部に接続されている。そして、回転継ぎ手２５の下部を通って、本体側面に設けられた図示しない継ぎ手を介して、その供給源に接続されている。なお、バキュームエアおよび上述の（圧縮）エアは、本体内部に設置された図示しない圧力センサを通過しており、それぞれが所定の圧力以下になった場合、該圧力センサはアラームを発生し、装置の運転を停止させる。
【０００８】
次に、以上によって構成された本発明のアライナー装置が、ウェハをアライメントする動作について説明する。
まず図示しないウェハ搬送ロボットが、ウェハ１０１を搭載機構１に搭載する。このとき、搭載機構１は図１のＸ位置で待機している。ウェハ１０１を搭載された搭載機構１は、搭載機構駆動部２によって動かされ、図の実線の位置まで下降する。その際、搭載機構１はウェハ１０１を把持機構３の固定グリップツメ１８に搭載する。その後、把持機構３の可動グリップツメ１９が把持機構駆動部４によって動かされ、ウェハ１０１を把持する。このとき、ウェハ１０１の中心位置がアライメントされる。図３は把持機構３の部分拡大図であり、把持機構の把持動作については図３で説明する。図３において、図３（ａ）は把持機構３にウェハ１０１が搭載された直後の図を示す。このとき、可動グリップツメ１９はまだウェハ１０１の側壁を把持していない。図３（ｂ）は可動グリップツメ１９が把持機構駆動部４によって動かされ、ウェハ１０１の側壁を把持した状態を示す。以上の把持動作の後、旋回機構５によって把持機構３が把持したウェハ１０１は回転する。同時に、センサ機構によってウェハ１０１のノッチまたはオリフラの位置が検出され、この信号が図示しないコントローラに送信される。該コントローラは、旋回機構５のモータ１３を制御することで把持機構３が把持したウェハ１０１を所望の位置に回転させる。ここで、ウェハ１０１のノッチが可動グリップツメ１９の位置にあった場合、センサ機構によってノッチが検出されないため、本装置は再び搭載機構１を上昇させて、把持機構３からウェハ１０１を取り除いた後、把持機構３を所定の回転角度回転させ、再び搭載機構１を下降させる。つまりウェハ１０１の持ち替え動作を行うことができる。以上の動作によって本装置はウェハ１０１を回転後、可動グリップツメ１９をウェハ１０１の外周から離し、所定のアライメント動作を完了する。アライメント終了後のウェハ１０１は、図示しないウェハ搬送ロボットによって取り除かれる。
【０００９】
従って、以上の本発明が従来技術と異なる部分は、以下のとおりである。
まず、エア駆動の把持機構駆動部にエアを供給するための回転継ぎ手を設けたので、ウェハを把持した把持機構が無限回転が可能となった。これにより、ケーブル、チューブを保護するため把持機構を逆回転させる必要がなく、素早いアライメントが可能となっている。
また、把持機構の把持部はウェハ側壁にのみ当接する可動グリップツメとウェハのエッジにのみ接触する固定グリップツメとから構成されており、複数の可動グリップツメがウェハの側壁を把持した後、再びウェハを開放させたときに、いずれかの可動グリップツメがウェハをひきずることがないため、ウェハの中心位置のアライメントが狂うことなく行われる。
また、本体部内部の可動部から発生した粉塵を外部に掃気させるためのファンを本体部に備えたため、本体部の隙間等から粉塵が外部に放出され、ウェハに付着することがない。
また、バキュームエアが供給されたバキュームチューブが、把持機構や把持機構駆動部に設置されており、それらから発生した粉塵がチューブによって吸引されるため、粉塵がウェハに粉塵が付着することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例を示すアライナー装置の側断面図
【図２】図１の上面図
【図３】把持機構の部分拡大図
【符号の説明】
【００１１】
１０１  ウェハ
１      搭載機構
２      搭載機構駆動部
３      把持機構
４      把持機構駆動部
５      旋回機構
６      センサ機構
７      本体部
１６    旋回部
１８    固定グリップツメ
１９    可動グリップツメ
２０    エアシリンダＢ
２５    回転継ぎ手
２７    ファン
２８    バキュームチューブ
【図１】
2006245079.tif 000003
【図２】
2006245079.tif 000004
【図３】
2006245079.tif 000005